JPH11231568A

JPH11231568A - トナー

Info

Publication number: JPH11231568A
Application number: JP31182698A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Asada; 英則浅田; Masaki Tsujihiro; 昌己辻廣; Nobuhiro Hirano; 暢宏平野; Takuya Kadota; 拓也門田; Toshiaki Akiyama; 俊明秋山; Akiyoshi Uchizono; 明美内園
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1998-11-02
Publication date: 1999-08-27
Also published as: US5976754A

Abstract

(57)【要約】【課題】電子写真プロセスを利用した画像形成装置にお
いて用いられ、耐ブロッキング性、耐フィルミング性等
に優れ、かつ低温定着が可能なトナーを提供する。【解決手段】定着用樹脂、着色剤、融点が１２０℃以
下、好ましくは６０〜１２０℃のポリオレフィンからな
る離型剤、および前記定着用樹脂と離型剤との相溶化剤
を含有するトナーであって、このトナーのガラス転移温
度Ｔｇが５３〜６３℃であり、かつ前記離型剤が定着用
樹脂中に０．２〜１．５μｍの粒径で分散してなるトナ
ー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はトナーに関する。よ
り詳しくは、本発明は、静電式複写機やレーザービーム
プリンタ等の、電子写真プロセスを利用した画像形成装
置において好適に用いられるトナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】前記のような画像形成装置では、感光体
上に現像されたトナーをコピー紙上に転写した後、熱定
着部を通過させてトナー画像を定着された複写画像を得
る熱定着方式がほとんどである。特に、熱ロール方式が
多用されるが、紙、トナー層等の熱容量、熱伝導率を考
慮しロールの表面の設定温度は１８０〜２００℃であっ
て、トナーの軟化温度（１２０〜１５０℃）に比べて高
めに設定されている。

【０００３】近年、電子写真プロセスの高速化と、低エ
ネルギー化の要請とに伴って、前記トナーを例えば１７
０℃以下の熱ロール表面温度で定着させることが要求さ
れている。そこで、例えば定着用樹脂の分子量を小さく
して軟化温度を低下させたり、ガラス転移温度（Ｔｇ）
を低下させて、低温域でのトナーの定着性を向上させる
試みがなされている。しかし、定着用樹脂の低分子量化
に伴ってその粘度も低下することから、トナー画像が熱
ロール間で溶融定着する際に、トナーの一部が熱ロール
に移行し、この構成成分がコピー画像を汚してしまうい
わゆるホットオフセット（hot offset）や、画像形成
前のトナーが高温環境下において凝集するいわゆるブロ
ッキングが生じるといった問題がある。

【０００４】このホットオフセットの抑制を目的とし
て、ポリエチレン、ポリプロピレン等の低分子量ポリプ
ロピレンや天然ワックス等の離型剤を配合したトナーが
提案されている。しかし、一般に、定着用樹脂は離型剤
との親和性が低いため、トナー粒子から分散不良ワック
スが離脱し、感光体ドラムにワックス成分が汚染、融着
することによって、いわゆるフィルミング、ダッシュマ
ーク（黒点融着）等が問題となる。トナーブロッキング
を防止するためには、ガラス転移温度の比較的高い定着
用樹脂を使用する方法があるが、定着性能が損なわれる
ために採用できない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、耐ブロッキング性、耐フィルミング性等に優れ、か
つ低温定着が可能なトナーを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、定着用樹脂、
着色剤、融点が１２０℃以下のポリオレフィンからなる
離型剤、および前記定着用樹脂と離型剤との相溶化剤を
含有するトナーであって、このトナーのガラス転移温度
Ｔｇが５３〜６３℃であり、かつ前記離型剤が定着用樹
脂中に０．２〜１．５μｍの粒径で分散しているとき
は、耐ブロッキング性、耐フィルミング性に優れ、かつ
低温定着が可能なトナーが得られるという新たな事実を
見出し、本発明を完成するに至った。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明のトナーは、前述のように、定着用樹脂、
着色剤、離型剤および相溶化剤を含有するものであっ
て、かかるトナー全体のガラス転移温度Ｔｇは５３〜６
３℃で良好な品質を示す。トナーのＴｇが５３℃を下回
ると、トナーブロッキングや感光体上のトナー融着を生
じ、その結果、形成画像上にダッシュマークが生じる等
の不具合が発生する。一方、トナーのＴｇが６３℃を超
えると、１６０℃以下といった低温域での定着が困難に
なる。トナーのＴｇは、後述するように、定着用樹脂の
Ｔｇや該樹脂中の配合物等に応じて調整される。

【０００８】本発明に用いられる定着用樹脂としては、
例えばポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−
メチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、
スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン
共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−
酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、
スチレン−アクリル酸系共重合体（スチレン−アクリル
酸共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、ス
チレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリ
ル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共
重合体、スチレン−アクリル酸フェニル共重合体）、ス
チレン−メタクリル酸系共重合体（スチレン−メタクリ
ル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合
体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン
−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル
酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル
共重合体）、スチレン−α−クロロアクリル酸メチル共
重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エス
テル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレンまたはスチ
レン置換体を含む単独重合体または共重合体）、ポリ塩
化ビニル、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピ
レン、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、ポリビニ
ルブチラール、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ロジン
変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、
ポリエステル樹脂、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹
脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、キシレン樹脂、ポリ
アミド樹脂等があげられ、これらが単独でまたは２種以
上を混合して用いられる。

【０００９】定着用樹脂のガラス転移温度Ｔｇは、トナ
ー全体のガラス転移温度Ｔｇに大きな影響を及ぼすこと
から、トナー全体のＴｇが前記範囲となるように適切な
Ｔｇの定着用樹脂を使用する必要がある。定着用樹脂の
Ｔｇはこれに限定されないが、通常５０〜６５℃程度の
範囲にあるのが好ましい。なお、トナー全体のＴｇは、
一般に、離型剤等の他の配合剤によって定着用樹脂のＴ
ｇよりも数℃低下することから、定着用樹脂のＴｇは目
標とするトナーＴｇよりも数℃高めのものを用いること
が好ましい。

【００１０】定着用樹脂の分子量は、該樹脂のガラス転
移温度Ｔｇを上記範囲内に設定することを考慮すると、
重量平均分子量Ｍｗが１０,０００〜３,０００,００
０、好ましくは５０,０００〜１,０００,０００の範囲
にあるのが適当であって、数平均分子量Ｍｎが２,００
０〜２０,０００、好ましくは３,０００〜１０,０００
の範囲にあるのが適当である。また、分子量分布を示す
比Ｍｗ／Ｍｎは、１０〜５０、好ましくは２０〜４０の
範囲にあるのが適当である。

【００１１】本発明において、離型剤としてはポリオレ
フィンが用いられる。このポリオレフィンとしては、例
えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレ
ン、ポリブテン、ポリペンテン、ポリヘキセン等があげ
られる。なかでも、ポリエチレンからなる離型剤は、ポ
リプロピレン等の他のポリオレフィンからなる離型剤に
比べて耐オフセット性に優れていることから好適に用い
られる。

【００１２】上記離型剤の融点は、１２０℃以下、好ま
しくは６０〜１２０℃の範囲に設定される。離型剤の融
点が上記範囲を超えると、低温での定着が低下する。逆
に、融点が６０℃を下回ると感光体上のトナー融着がク
リーニングできずにダッシュマーク、フィルミングを生
じたり、放置中にトナーブロッキングを生じりする。離
型剤の分子量はこれに限定されないが、離型剤の融点、
耐オフセット性を高める効果、離型剤自体の粘度等を考
慮すると、重量平均分子量Ｍｗが１,０００〜１００,０
００、好ましくは６,０００〜４０,０００の範囲にある
のが適当であり、数平均分子量Ｍｎが１,０００〜３０,
０００、好ましくは３,０００〜１２,０００の範囲にあ
るのが適当である。また、分子量分布を示す比Ｍｗ／Ｍ
ｎは、１〜５、好ましくは１．０５〜３の範囲にあるの
が適当である。

【００１３】上記離型剤の配合量は、定着用樹脂１００
重量部に対して１〜１０重量部、好ましくは２〜６重量
部の範囲で設定される。離型剤の配合量は耐オフセット
性を向上させる観点から多いほど好ましいが、上記範囲
を超えると定着用樹脂中に均一に分散できなくなった
り、トナーの帯電性に悪影響が生じるために好ましくな
い。逆に、上記範囲を下回ると、耐オフセット性を向上
させる効果が不十分になる。

【００１４】本発明のトナーにおける離型剤の分散粒径
（トナー中に分散した状態での粒径）は、後述する相溶
化剤を配合することにより、０．２〜１．５μｍ、好ま
しくは０．３〜１．２μｍ、より好ましくは０．４〜
１．０μｍの範囲となるように設定される。分散粒径が
上記範囲を超えるとトナーから離型剤が脱離しやすくな
って、感光体ドラムへのフィルミングを抑制する効果が
得られなくなるため好ましくない。逆に、分散粒径が上
記範囲を下回ると離型剤を配合したことによる効果が得
られなくなり、ホットオフセットが生じるなど、耐オフ
セット性が低下するために好ましくない。

【００１５】相溶化剤は、定着用樹脂と離型剤との界面
に薄層を形成して、両者の親和性を高める作用を示す。
その結果、定着用樹脂中での離型剤の分散性が高まり、
定着用樹脂中に離型剤が小さな粒径でかつ均一に分散さ
れる。上記相溶化剤は、定着用樹脂と離型剤との双方に
対して良好な相溶性を有することが要求されるため、例
えば定着用樹脂を構成するモノマーと、離型剤を構成す
るモノマーの共重合体（好ましくは、グラフトポリマー
またはブロックポリマー）を用いるのが好ましい。

【００１６】本発明において、離型剤としてポリエチレ
ンを用い、定着用樹脂としてスチレン系樹脂を用いる場
合には、相溶化剤が例えばスチレン−エチレングラフト
共重合体あるいはスチレンーエチレンブロック共重合体
などが好適である。相溶化剤の配合量は、その種類や特
性を考慮して決められるが、一般に結着樹脂１００重量
部に対して０．１〜１０重量部、好ましくは１〜６重量
部の割合である。

【００１７】本発明のトナーに用いられる着色剤として
は、従来公知の種々の染料や顔料が使用可能であるが、
特にブラックトナーの場合にはカーボンブラックが主と
して使用される。かかるカーボンブラックとしては、例
えばチャンネルブラック、ローラーブラック、ディスク
ブラック、ガスファーネスブラック、オイルファーネス
ブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック等
の、従来公知の種々のカーボンブラックがあげられる。

【００１８】着色剤の配合量はこれに限定されるもので
はないが、定着用樹脂１００重量部に対して３〜１５重
量部の範囲で設定するのが適当である。なお、着色剤が
カーボンブラックの場合にはそれ自体が導電性を有する
ため、トナーの電気特性等を考慮して着色剤の配合量を
設定するのが好ましい。定着用樹脂中に配合される他の
成分としては、例えば電荷制御剤（または電荷制御樹
脂）、各種の安定剤等があげられる。

【００１９】上記のうち電荷制御剤（または電荷制御樹
脂）としては、トナーの帯電極性に応じて正電荷制御用
と負電荷制御用とのいずれか一方が用いられる。正電荷
制御用の電荷制御剤としては、例えば塩基性染料、アミ
ノピリン、ピリミジン化合物、多核ポリアミノ化合物、
アミノシラン類等の塩基性窒素原子を有する有機化合物
や、上記化合物で表面処理された充填剤等があげられ
る。正電荷制御用の電荷制御樹脂としては、例えば塩基
性窒素原子を含有するスチレン系樹脂等があげられる。

【００２０】負電荷制御用の電荷制御剤としては、例え
ばアルキルサリチル酸金属キレート等のカルボキシル基
を有する化合物、金属錯塩染料、脂肪酸石鹸、樹脂酸石
鹸、ナフテン酸金属塩等があげられるほか、ニグロシン
ベース(C.I.5045)、オイルブラック(C.I.26150) 、ボン
トロンＳ、スピロンブラック等の油溶性染料等があげら
れる。負電荷制御用の電荷制御樹脂としては、スチレン
−スチレンスルホン酸共重合体等があげられる。

【００２１】電荷制御剤（または電荷制御樹脂）の配合
量は、定着用樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重
量部、好ましくは０．５〜５重量部の範囲で設定するの
が適当である。本発明のトナーを磁性１成分現像方式の
画像形成装置に使用される磁性トナーとして用いる場合
には、例えばコバルト、鉄、ニッケル、アルミニウム、
銅、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウ
ム、ビスマス、カルシウム、セレニウム、チタニウム、
タングステン、バナジウム等の金属や、これらの化合物
（酸化物など）、合金または混合物等、従来公知の種々
の磁性体粉末を定着用樹脂中に配合すればよい。磁性体
粉末の配合量は、定着用樹脂１００重量部に対して２０
〜３００重量部、好ましくは５０〜１５０重量部の範囲
で設定するのが適当である。

【００２２】なお、上記磁性体粉末は、トナーの飛散を
防止する等の目的で、２成分現像方式の画像形成装置に
使用されるトナー中に配合してもよい。この場合、磁性
体粉末は、定着用樹脂１００重量部に対して０．１〜１
０重量部程度の割合で配合される。本発明のトナーは、
上記の定着用樹脂に離型剤、着色剤および必要に応じて
他の配合剤を混合し、これを乾式ブレンダー、ヘンシェ
ルミキサー、ボールミル等によって均質に予備混合した
後、得られた混合物をバンバリーミキサー、ロール、１
軸または２軸の混練押出機等の混練装置を用いて均一に
溶融、混練して、こうして得られた混練物を冷却して粉
砕し、さらに必要に応じて分級する方法（いわゆる粉砕
法）にて製造される。また、例えばスプレードライ法や
懸濁重合法、分散重合法等の方法にて製造することもで
きる。

【００２３】本発明のトナーの粒径は特に限定されるも
のではなく、通常使用される範囲でよいが、小粒径トナ
ーとして用いる場合には、体積基準平均粒径（コールタ
ーカウンターによるメジアン径）で５〜１１μｍ、好ま
しくは７〜１０μｍとなるように調節される。上記の各
成分から製造されたトナーには、その流動性や帯電特性
を向上させるために、各種の添加剤を用いてもよい。

【００２４】かかる添加剤としては、例えば酸化アルミ
ニウム、酸化ケイ素、酸化チタニウム、酸化亜鉛等の金
属酸化物の微粉末や、フッ素樹脂微粒子等の、従来公知
のものを使用できる。とりわけ、疎水性または親水性の
シリカ微粒子を含むシリカ系表面処理剤、具体的には超
微粒子状無水シリカやコロイダルシリカ等が好適に使用
される。

【００２５】上記添加剤の添加量はこれに限定されない
が、例えばトナー１００重量部に対して添加剤の総量を
０．１〜３．０重量部程度とするのが適当である。

【００２６】

【実施例】以下、実施例および比較例をあげて本発明を
さらに具体的に説明する。実施例１〜８および比較例１〜７定着用樹脂としてスチレン−アクリル酸ブチル共重合体
（重量平均分子量Ｍｗ：２０２,０００、数平均分子量
Ｍｎ：６,０００、Ｍｗ／Ｍｎ：３３．７）を使用し
た。樹脂のガラス転移温度は、重合前のスチレンモノマ
ーと、アクリル酸ブチルモノマーの配合比によって調節
することが可能である。本樹脂の場合、スチレン/アク
リル酸ブチルモノマーの配合比を８９/１１〜８５/１５
重量％に調節することで分子量に影響することなく５５
〜６８℃まで調節できた。

【００２７】上記定着用樹脂１００重量部に対し、カー
ボンブラック（着色剤）７重量部、ポリエチレン（離型
剤）５重量部、スチレン−エチレングラフトポリマー
（相溶化剤）０．０５〜１２重量部、およびスチレン−
ジメチルアミノエチルメタクリレート共重合体（電荷制
御樹脂）５重量部をヘンシェルミキサーで混合した後、
２軸押出機にて溶融混練、ジェットミルで粉砕、風力分
級機で分級して、トナーの母粒子を作製した。

【００２８】次いで、前記母粒子１００重量部と疎水性
シリカ１重量部とをヘンシェルミキサーで混合してトナ
ーを得た。また、得られたトナーを、トナー濃度が４重
量％になるようにフェライトキャリアと混合して現像剤
を作製した。各実施例および比較例で用いたポリエチレ
ンの融点（℃）と、トナーのガラス転移温度Ｔｇ（℃）
を下記の表１および表２にそれぞれ示す。

【００２９】（ポリエチレンの分散粒径）上記実施例お
よび比較例で得られたトナーをミクロトームで切断し、
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による写真撮影で得られた
画像を解析することにより、ポリエチレンの分散粒径
（μｍ）を平均値として求めた。（実機試験）三田工業（株）製の静電式複写機（商品名
「Ａｎｅｓｉｓ６０４０」、アナログ方式）をデジタ
ル方式に改造し、これを用いて上記現像剤の実機試験を
行い、下記に示す評価を行った。

【００３０】（ダッシュマーク）上記複写機にて文字原
稿の複写を行い、２０万枚複写後の形成画像を肉眼で観
察した。ダッシュマークが発生したものは、印刷不良が
生じたことを意味する。（定着率）定着ローラの温度を１６０℃または１９０℃
に設定して画像形成を行い、ベタ画像の画像濃度（ＩＤ
１）と、高さ２６ｍｍ、直径５０ｍｍの軟鋼製円柱の底
面に綿布を被覆した錘（４０ｇ／ｃｍ²）でベタ画像が
形成された紙面を５回強制的に摩擦した後の画像濃度
（ＩＤ２）とを測定し、下記式によりトナーの定着率Ｆ
（％）を求めた。

【００３１】Ｆ（％）＝（ＩＤ２／ＩＤ１）×１００なお、画像濃度は反射濃度計（東京電色（株）製の白色
光度計「ＴＣ−６Ｄ」）により測定した。定着率は、実
用上９０％以上であることが要求される。（ホットオフセット）定着ロールの表面温度を１８０℃
（低温）〜２４０℃（高温）まで５℃間隔で調節し、１
９０℃（標準）でのホットオフセットの発生の有無と、
ホットオフセットが発生し始める定着ロール温度を調査
した。２１０℃以下でホットオフセットが発生しないも
のが、良好な品質である。

【００３２】（フィルミング）ベタ画像を１万枚複写し
た後、ベタ画像中のかすれを肉眼で観察して、フィルミ
ングの有無を評価した。（ブロッキング）トナーをトナーカートリッジに充填
し、５０℃、８時間放置後、複写機にセットした。この
後、トナーが凝集することなく排出できるかどうかを検
査し、排出できたときを「ブロッキングなし」、排出で
きなかったときを「ブロッキングあり」と判定した。

【００３３】以上の結果を表１（実施例１〜８）および
表２（比較例１〜７）に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】表１および表２の結果から明らかなように、トナーのガ
ラス転移温度Ｔｇが５３〜６３℃で、ポリエチレン離型
剤の融点が６０〜１２０℃であり、該ポリエチレンの分
散粒径が０．２〜１．５の範囲に設定されている実施例
１〜８のトナーによれば、いずれもダッシュマーク、ホ
ツトオフセット、フィルミング、トナーブロッキング等
の不具合を生ぜず、定着ロール表面温度１６０℃での定
着率も良好であった。

【００３６】これに対し、比較例１〜７のトナーでは、
耐ブロッキング性、耐フィルミング性または低温定着性
のいずれかに不備があった。

【００３７】

【発明の効果】本発明のトナーは、耐ブロッキング性、
耐フィルミング性に優れ、かつ低温定着が可能であり、
静電式複写機やレーザービームプリンタ等の、電子写真
プロセスを利用した画像形成装置において、好適に用い
ることができる。

フロントページの続き (72)発明者門田拓也大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内 (72)発明者秋山俊明大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内 (72)発明者内園明美大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定着用樹脂、着色剤、融点が１２０℃以下
のポリオレフィンからなる離型剤、および前記定着用樹
脂と離型剤との相溶化剤を含有するトナーであって、こ
のトナーのガラス転移温度Ｔｇが５３〜６３℃であり、
かつ前記離型剤が定着用樹脂中に０．２〜１．５μｍの
粒径で分散していることを特徴とするトナー。
【請求項２】前記離型剤の融点が６０〜１２０℃である
ことを特徴とする請求項１記載のトナー。
【請求項３】前記相溶化剤が定着用樹脂を構成するモノ
マーと離型剤用樹脂を構成するモノマーとの共重合体で
あることを特徴とする請求項１記載のトナー。
【請求項４】定着用樹脂１００重量部に対し、離型剤を
１〜１０重量部、着色剤を３〜１５重量部および相溶化
剤を０．１〜１０重量部の割合で含有することを特徴と
する請求項１記載のトナー。